李發(fā)清

摘要： 本文主要針對電解或電化用大功率硅整流柜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢，提出全密封式大功率硅整流柜的設(shè)計(jì)思考和應(yīng)用，旨在提高整流柜的防護(hù)等級和適應(yīng)環(huán)境的能力，增加整流柜運(yùn)行的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞： 全密封;防護(hù)等級;導(dǎo)電塵埃;散熱;安全性

中圖分類號： TM461??? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A??? 文章編號： 1672-9129（2018）09-0142-02

Abstract：? this article mainly for electrolytic or electrochemical characteristics and development trend of high-power silicon rectifier cabinet structure， put forward the totally enclosed design thinking and application of the high-power silicon rectifier cabinet， designed to increase protection grade of the rectifier cabinet and the ability to adapt to the environment， increase the security and reliability of the rectifier cabinet to run.

Key words：?? full seal;Level of protection;Conductive dust;Heat dissipation;security

1 大功率硅整流柜結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀

大功率硅整流柜是目前電解、電化行業(yè)內(nèi)經(jīng)常使用的直流供電電源，它的性能及運(yùn)行狀況對電解系統(tǒng)有著重要的影響。大功率硅整流柜多采用三相橋式同相逆并聯(lián)技術(shù)（也有采用非同相逆并聯(lián)的），其結(jié)構(gòu)形式主要有傳統(tǒng)的臥式、立式、立式自撐，也有新型的分極式、單元式等等。不同形式的整流柜具有不同的特點(diǎn)，在此不一一說明。由于整流柜進(jìn)線、出線、水路及二次管線等等諸多原因，上述整流柜基本上未進(jìn)行或很難做到完全的密封處理。且在實(shí)際運(yùn)行中，甚至有用戶為了能更好、更快地散去整流柜內(nèi)元器件、導(dǎo)電排等的熱量，降低柜內(nèi)空氣溫度，將相對密封較好的整流柜長期開門運(yùn)行，這在一定程度上增加了整流柜運(yùn)行的安全隱患。

隨著整流柜的運(yùn)行電流和電壓值越來越高（國內(nèi)已達(dá)到單柜50KA/1500V），以往的老式整流柜結(jié)構(gòu)模式存在的不足有所顯現(xiàn)。電解、電化用大功率硅整流柜因其幾乎都使用在極其惡劣的環(huán)境下，通常都會有大量的導(dǎo)電塵埃或有害氣體，對整流柜的安全運(yùn)行具有很大的危害。由于用戶現(xiàn)場的運(yùn)行環(huán)境目前不能做到完全沒有導(dǎo)電塵?；蛴泻怏w，這就需要我們在整流柜的設(shè)計(jì)制造上進(jìn)行更多、更大的改進(jìn)和創(chuàng)新。

2 非全密封整流柜對預(yù)防事故的局限性

在常規(guī)整流柜的設(shè)計(jì)中，幾乎很少采用全密封結(jié)構(gòu)。隨著整流柜的運(yùn)行電流和電壓值的提高，非全密封整流柜的使用會有一定局限。通過多年來對行業(yè)內(nèi)多起重大事故進(jìn)行分析和總結(jié)，并與部分業(yè)內(nèi)專業(yè)人士交流后，作者認(rèn)為越來越高的直流電壓是主要原因，其次是未能很好地做到更高要求的安全防護(hù)。

以下是作者的分析依據(jù)（作者個人觀點(diǎn)，僅供參考）。

（1）發(fā)生事故的整流柜都為非全密封整流柜（以作者所知），塵埃的積聚較為嚴(yán)重;

（2）整流柜的正常使用維護(hù)要求定期清掃，但多數(shù)用戶因各種原因未能認(rèn)真做到;

（3）直流電壓越高，安全防護(hù)要求越高。

（4）長期的有害氣體腐蝕和導(dǎo)電塵埃積附，破壞了原有的安全絕緣距離。

3 全密封式整流柜的設(shè)計(jì)思考

鑒于以上分析，可以得出這樣一個結(jié)論：在目前工業(yè)環(huán)境下，為了充分保障整流柜的安全運(yùn)行，需要在其結(jié)構(gòu)上留有更大的安全距離或加強(qiáng)其防護(hù)能力，限制擊穿、拉弧現(xiàn)象產(chǎn)生的條件，降低發(fā)生事故的可能性。

全密封式整流柜，顧名思義，是對整流柜進(jìn)行整體全密封處理，包括進(jìn)線、出線、水路及二次管線等，極大地加強(qiáng)了其防護(hù)能力，增加了安全性。該整流柜在設(shè)計(jì)上既借鑒了國內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)思路和成功經(jīng)驗(yàn)，又有自主創(chuàng)新的改進(jìn)優(yōu)化。其主要具有以下特點(diǎn)。

（1）防護(hù)等級高，達(dá)到IP52，甚至可高達(dá)IP65?？勺龅綉魞?nèi)和戶外都適用，尤其戶外使用時可節(jié)省大量的廠房等基建費(fèi)用;

（2）運(yùn)行時能隔絕柜內(nèi)外空氣，杜絕柜內(nèi)外空氣流動和塵埃的侵入，加長免維護(hù)周期;

（3）在保留原水水冷卻的基礎(chǔ)上增加水風(fēng)冷卻系統(tǒng)及多點(diǎn)溫度檢測，充分降低柜內(nèi)空氣溫度和氣體熱運(yùn)動能力，抵消因全密封而造成的無空氣對流和外部環(huán)境對柜內(nèi)溫度的影響，保證整流柜的正常工作溫度;

（4）可方便地與其他結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行組合，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，獲得很好的運(yùn)行效果（如分極式全密封整流柜）;

（5）二次回路控制和儀表與主回路分開設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了運(yùn)行維護(hù)的安全性;

4 全密封式整流柜的設(shè)計(jì)實(shí)例

全密封式整流柜在設(shè)計(jì)制造時主要采取的具體措施如下：

4.1殼體全密封處理。柜門與殼體之間完全按照要求的防護(hù)等級設(shè)計(jì)，以避免有害氣體及帶電塵埃對柜內(nèi)器件及母排進(jìn)行侵害。

4.2高壓整流和低壓控制分開。高壓整流和低壓控制各自獨(dú)立且又相互連接在一起，所有整流柜的控制均可在低壓控制部分獨(dú)立進(jìn)行，這能在最大程度上保證高壓整流部分獨(dú)立的密封性。

4.3交流、整流和直流分開。交流、整流和直流三部分均由絕緣玻璃布板分隔，交流與整流部分也用絕緣玻璃布板進(jìn)行隔斷。

4.4增加水風(fēng)冷系統(tǒng)。柜內(nèi)除了保留常規(guī)純水冷卻外，還增加了水風(fēng)冷卻裝置。因?yàn)槿芊庹鞴癫豢赡芡ㄟ^自然的空氣對流的方式與外界環(huán)境進(jìn)行熱交換，只有通過水風(fēng)冷卻裝置對高壓整流部分進(jìn)行送冷風(fēng)，使柜內(nèi)無法被純水帶走的氣體熱量在柜內(nèi)快速進(jìn)行冷熱交換，最大程度的降低密封后的柜內(nèi)溫度，使之達(dá)到正常的工作溫度。

4.5裸露柜體之外導(dǎo)電排的處理。所有伸出柜外的交流輸入排、直流支路母排（包括其絕緣封板）不僅進(jìn)行了絕緣板加橡膠密封條進(jìn)行密封處理，同時也在其穿過絕緣封板的孔隙處涂以高性能的密封膠，以保證其良好的密封效果。正、負(fù)直流匯流母線因在柜外，為了加大安全系數(shù)，也進(jìn)行了單獨(dú)的塑封處理。

5 結(jié)束語

隨著整流技術(shù)的進(jìn)步和電解系統(tǒng)不斷提高的工藝、技術(shù)及運(yùn)行要求，大功率硅整流柜的設(shè)計(jì)制造水平會不斷進(jìn)步和提高。上述作者之管見，僅僅是對此提出的一些思考和探討（因?yàn)槿魏我环N思路都不可能解決所有問題），望能起到拋磚引玉之作用。相信經(jīng)過不斷努力改進(jìn)而設(shè)計(jì)制造出的新式整流柜，可以給用戶提供多種選擇，能極大的滿足用戶的需求。同時也希望全密封式整流柜能得到有力推廣和被廣大用戶充分認(rèn)可，其良好的使用效果會使其成為整流柜結(jié)構(gòu)發(fā)展的一種趨勢。